Các khí nhà kính trong khí quyển hoạt động như tấm kính của nhà kính (trồng rau, hoa), cho phép ánh sáng mặt trời đi vào khí quyển và sưởi ấm bề mặt Trái đất, nhưng ngăn không cho một phần nhiệt sinh ra bởi ánh sáng Mặt trời bị thoát đi. Cân bằng giữa năng lượng vào và ra từ Mặt trời quyết định nhiệt độ trung bình của Trái đất.

Nếu các khí nhà kính trong khí quyển không có mặt, sẽ có nhiều nhiệt tăng bị thoát ra hơn, và nhiệt độ trung bình của Trái đất sẽ lạnh hơn khoảng 60⁰F so với hiện tại. Nhiệt độ bên ngoài văn phòng hôm nay sẽ thấp hơn 0⁰F, và thậm chí những thành phố nhiều nắng nhất Hoa Kỳ cũng sẽ hầu như bị phủ bởi tuyết. Tuy nhiên, nếu hàm lượng khí nhà kính trong khí quyển tăng lên, nhiệt độ trung bình của Trái đất cũng sẽ tăng.

Trong những năm gần đây các nhà khoa học đã ngày càng lo lắng hơn bởi vì lượng CO₂ khí quyển – khí quan trọng nhất của Trái đất về đóng góp của nó đối với khí hậu – đang tăng lên. Nhiều CO₂ hơn sẽ làm tăng khả năng giữ nhiệt của khí quyển và người ta tin rằng điều này dẫn đến sự ấm lên toàn cầu, là tăng nhiệt độ trung bình của Trái đất. Từ năm 1860, mức CO₂ khí quyển đã tăng 35%, và nhiệt độ trung bình của Trái đất đã tăng 0,6⁰C (khoảng 1,1⁰F).

Hầu hết các nhà khoa học tin rằng nguyên nhân chủ yếu của việc tăng nồng độ CO₂ khí quyển chính là việc đốt các nhiên liệu hóa thạch (khí thiên nhiên, dầu mỏ và than đá), vốn cung cấp 90% năng lượng của xã hội. Tuy nhiên, một số người đã đề xuất rằng việc đốt nhiên liệu hóa thạch không đóng góp đáng kể vào sự ấm lên toàn cầu. Họ lập luận rằng lượng CO₂ thải vào khí quyển bởi các nguồn tự nhiên, ví dụ như sự phun trào của núi lửa, vượt xa so với việc đốt cháy nhiên liệu hóa thạch. Nhóm nào đúng? Chúng ta có thể đánh giá tính xác đáng trong lập luận của của những người không tán thành bằng cách tính có bao nhiêu CO₂ được thải ra bởi việc đốt nhiên liệu hóa thạch và so sánh nó với lượng CO₂ được thải ra bởi các vụ phun trào núi lửa.